工程教育专业认证背景下液压传动课程教学模式探讨

尹凝霞 麦青群 张世亮 李伟洪 梁景松

[摘要]工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，同时也是工程教育国际互认及工程师资格国际互认的基础，已成为工科专业在新工科背景下非常重要的质量评价体系。目前，工程教育专业认证背景下液压传动教学存在内容枯燥、实践课程少，教学效果差，教师工程实践经验欠缺等问题。针对这些问题，提出教学目标设定以毕业要求为导向，教学过程以学生为主体，教学内容设置重视学生工程实践能力的培养等具体措施，以促进工程教育专业一机制专业的建设和学科的发展。

[关键词]工程教育专业认证;液压传动;教学改革

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]2095-3437（2020）07-0042-03

一、引言

1989年，由美国工程与技术认证委员会发起的，由英国、加拿大、爱尔兰、澳大利亚及新西兰等6个国家的工程专业团共同倡导制定的《华盛顿协议》是加人工程教育本科专业认证的纲领性文件。其突出：1.以学生为中心，改变现在的以“教”为中心至以“学”为中心，并且综合所有学生的表现与评价;2.以成果为导向，以培养学生的能力为中心，改变以往只是单纯传授知识点的模式，并强调工业界与教育界的衔接，回归工程本身，培养学生的工程观已成为当今工科教育的核心内容之一;3.以促进学生全面发展为宗旨，持续改进。通过评价反馈教学过程，修正并改进教学环节，只有通过反复修正改进才能提高教学质量，进而提升毕业生的素质。

通过工程教育专业认证，可规范学校的专业建设和管理;同时使教师改变教学观念，以学生为中心，并且关注所有学生而非优秀学生;以成果为导向，以学生的能力培养为中心，进而增强毕业生的竞争力。

教育部2016年开始实施工程教育专业认证，2017年开启了新工科建设，在大力发展新兴工科专业的同时，对传统工科专业进行改造升级，以使我们的工科教育能对“中国制造2025”起到有力支撑，现在制造业的生产模式和思维都已发生巨大的变化。

机制专业作为广东海洋大学（以下简称“我校”）首批工程教育专业认证专业之一，液压传动课程是机械制造类、机电类及电气自动化等相关专业的一门重要专业基础课。本课程在修完高等数学、力学、机械设计及电工学等课程的基础上开设，本课程在讲述液压传动中的流体力学基础理论的基础上，阐述液压泵、液压马达、液压缸、液压阀及辅助元件结构与工作原理，重点分析液压基本回路和典型液压系统，并进行相应的系统设计与计算。可见，液压传动课程是一门与实际连接比较紧密的课程。

二、工程教育专业认证背景下液压传动教学中存在的问题

工程教育需要依据社会发展不断调整课程设置模块，突出工科特色，但人文社科通识课程也应加以重视，培养学生的文化底蕴，课程设置及課堂设置需关注学生通用能力的培养，相应实践环节尤其是毕业设计应体现工程性，反映专业性与实践能力的毕业设计要贯穿整个教学过程，尤其是一些专业基础课的课堂教学。如何提高教学质量是高校教育的永恒主题。在工程教育认证背景下，传统课堂教学与工程教育专业认证的培养目标及教学需求还有一定的差距，具体表现在如下方面。

（一）内容枯燥，实践课程少

液压传动课程具有知识点多且杂、难点多、跨度大、与实际结合紧密、工程实践性强等特点。现在液压传动课程学时相对较少，笔者所在的学校液压传动课时已缩减为48学时（其中6学时实验），每学时45分钟课时压缩后内容并没有减少，要求也没有降低，教师若讲得细则不能按时完成教学任务，讲得粗则担心学生听不懂。开始上课时教师会先讲一些流体力学的基础理论，也就是推导液体动力学运动规律的三大基本方程，这会使得学生在刚刚开始学习本课程时觉得课程抽象、枯燥、不好学。实验课程少，我校现在6个实验学时，开设三个验证型的实验，这种通过传统实验方法来提高学生对理论知识理解的做法，无法培养学生的实际设计液压系统分析液压回路的能力，这与《华盛顿协议》中对人才的培养要求还有一定的差距。并且由于学时的原因，原本该有的液压传动课程设计也于2012年取消。因而与液压传动系统设计相关的内容，只是用少量课时在课堂上进行简单讲解，根本没法与实际工程问题相结合，缺少必要的应用训练环节。

（二）教学效果差

班容量大，现在专业课的课容量在70人左右，部分课程班容量更大，班容量直接影响到教学效果和课堂教学的组织。“罗森塔尔效应（Rosenthal Effect）”告诫我们，班容量的增大会使教师很难关注到所有学生，这在一定程度上会影响教学效果。并且班容量的扩大，会使得教学反馈不够及时，在有些时候可能会影响到部分学生后续内容的学习。现在影响学生上课听课效率的因素很多，教师授课形式单一、学生低头玩手机便是其中一个很重要的因素。而且现在学生的生活丰富多彩，社团活动名目繁多，相当一部分学生的自律性不够强，请假甚至直接旷课去参加社团活动，课下却很少花时间来学习。另一个原因是很多学生习惯了中小学强迫式的学习，不适应大学半自主的学习方式。

（三）教师工程实践经验欠缺

现在的高校教师大都毕业于国内外名校，理论基础扎实，科研能力较强，但工程实践经验相对不足。工程实践能力的欠缺在一定程度上限制了工科教师的理论教学厚度。与此同时，工程实践能力的欠缺，在一定程度上也会影响其在生产实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力，制约其在课堂教学中引入鲜活的工程案例、先进的工程技术以培养学生工程意识与工程实践的能力。

综上所述，目前的课堂教学与工程教育认证要求还有差距，在进行反思的同时，需要进行必要的改革，以期学生在掌握基础知识的同时可有效运用相关知识解决实际工程问题。

三、教学改革措施与方法

为配合工程教育专业认证工作的开展，我校液压传动课程组针对工程教育专业认证需求，坚持以学生为核心，以成果为导向，以提高解决复杂工程问题能力为目标，重视学生工程实践能力的培养，具体改革措施如下。

（一）教学目标设定以毕业要求为导向

“能力导向”是工程教育专业认证的核心之一，通过工程教育专业认证确保其工科毕业生全部达到行业认可的质量标准要求，液压传动课程教学目标的设定要围绕其能对毕业要求的贡献来进行。依据工程教育认证标准（2015版）中对毕业要求的12项，包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、复杂工程问题研究、使用现代工具、工程与社会影响评价、工程实践与环境和可持续发展理解评估、职业规范、个人和团队角色承担、沟通、项目管理、终身学习能力要求。

基于工程教育专业认证的上述毕业能力要求和液压传动课程规划，首先确认液压传动课程对毕业要求的贡献率主要体现在以下几个方面。

1.分析问题能力方面。需要利用前期学习的力学、高等数学、物理及控制方面的知识去理解液压传动系统的特点、工作原理，分析液压元器件结构、组成及原理。在掌握这些液压传动基础知识的基础上，在面对复杂工程问题时，能运用液压传动基本原理与方法进行合理分析判断。

2.设计/开发解决方案能力方面。在需要设计实际液压传动系统问题时，可依据液压传动的基本原理，应用液压元器件和液压基本回路，设计/开发出可满足需求的液压传动系统，并进行相应的实验验证，对实验数据能够进行合理处理，对实验结果能够进行合理的观察与分析。

3.复杂问题研究能力方面。面对液压传动领域中非常复杂棘手的工程问题时，可依据液压传动的基本原理，对复杂的液压系统进行模块化分析，对出现的问题进行合理判断并验证，通过详尽分析得到行之有效的结论，并制定出相对合理的解决方案。

基于工程教育专业认证上述能力需求，在设定教学目标时先对传统教学模式下的教学大纲进行修订，适当删减部分纯推导内容，增加知识点的综合运用，同时在课程的设置方面，结合虚拟实验，拓展教学内容，提高学生的学习兴趣和动手能力。

（二）教学过程以學生为主体

随着工程教育专业认证的逐步推进，需彻底改变以往的教学模式，坚持以学生为本，课程的所有教学活动必须围绕学生进行，让学生参与进来，并且成为主体。笔者在英国访学的这几个月，深切感受到了作为工程教育专业认证发起国的大学课堂与国内课堂的不同。其依据课程和教学内容的不同，课堂形式可以分为Lec-ture、Seminar、Tutorial、Essay/Report等。Lecture的人数非常多，内容也非常多，如果课下不好好准备，那上课就会很吃力，但教师会提前把PPT发给大家。Seminar的人数就少很多，其借助Lecture中的话题，或者某一问题进行，形式非常随意，小组讨论过后得出结论，由选出的代表进行陈述，然后由教师依此给出成绩，Seminar相比Lecture学生的参与度高很多。Tutorial的人数就更少了，一般是一对一或者一对三/四，但范围非常宽，可以是论文进度，可以是课堂内容等，机会非常难得。Essay/Report需要重视，英国普遍对Essay的抄袭和考试中的作弊处罚严重，一旦证实，轻则挂科，重则直接开除，且会记录到档案中。整体来看，可能由于生源没有国内高校那么多，所以，多种上课形式容易开展，学生的整体参与度比较高。

作为国内普通高校，师生比没有那么高，要达到同样的效果，需要采取一定的措施。就液压传动课程而言，可以把液压传动课程建设成基于OBE（Outcomes-based Education）理念的在线开放课程资源，在方便学生学习、突破学时限制和班容量限制的前提下，为专业的后续发展和新工科建设提供保障。学生在学习相关内容遇到疑难问题时，教师可与学生在线交流和答疑，这能缩小师生间的心理距离，教师也容易关注到更多学生。同时，鼓励学生在遇到问题时自己去图书馆或者网上查找答案，遇到有价值的问题，可以引入到课堂去讨论，这能增强学生学习液压知识的积极性与主动性。

教师要转变观念，明确OBE理念是国际工程教育认证体系接受的教育模式，OBE理念主要包括如下四个问题：学生的预期学习成果是什么？为什么设定这样的预期学习成果？如何让学生取得这样的学习成果，如何确定学生是否实现预期目标？这个预期学习成果是阶段性的，因此需要把OBE理念贯穿于整个液压传动教学过程。

（三）教学内容的设置重视学生工程实践能力的培养

要更新教育观念，就要强化主讲教师尤其是青年主讲教师的工程实践意识，只有教师自己意识到工程实践能力对教学过程中学生实践能力培养的重要性，他们才会主动提升自己的能力;依据产学研平台，学校主动与企业联合起来，搭建长期且稳定的教师工程实践基地，为教师持续提升工程实践能力提供必要的支持。教师也要充分发挥自己的主动性和创造性，积极参与工程实践活动，努力丰富自己的工程实践经验。同时，学校还可以定期聘请一些国内外企业界的专家及时传递业界的最新成果，以弥补本校师资工程实践能力的不足。

在主讲教师具有一定工程实践能力的基础上，在课堂教学过程中引入工程案例，可帮助学生理解相关的理论知识，因工程案例源于工程实践，这样还可提高学生的学习兴趣。比如在讲到伯努力利方程时，让学生分析为什么学校的高层宿舍经常停水。

工程教育要求注重学生工程实践能力和创新能力的培养，如通过设置实践教学平台，增设课外兴趣实验、组织引导学生开展科研活动、布置课程论文、开展讨论课程、阅读文献，教师则在课堂教学中将课本知识与实际生活现象联系起来，让理论知识与课程知识相关联，最大限度地强化学生对课程内容的理解和运用。这些强化实践的教学手段将培养学生的自主学习能力，提高学生综合分析的能力、解决问题的能力和创新能力，引导优秀学生深入钻研思考，并真正做到因材施教。

随着高校的不断扩招，传统的实验模式难以满足对培养学生创新能力的需求，在此情形下，液压传动虚拟实验平台的搭建就显得尤为重要了。虚拟实验不仅可节约实验成本，还能让学生依据自己的实际情况进行搭建，同时提升学生的学习兴趣，迎合学生喜欢玩电脑的心理，并且更注重个性化的培养，激发学生学习的自主性，提升学生的创新思维及科研素养。

广东海洋大学于2019年制定了《广东海洋大学青年教师赴企业挂职锻炼提升专业实践能力管理办法》（以下简称《办法》），并正式开始实施。《办法》要求青年教师，即学校新人职未满两年，未曾在厂矿、企业、社区和乡村工作、年龄在35岁以下的专业课教师均须参加为期半年以上的脱产赴企业挂职锻炼，通过带薪挂职锻炼，促使青年教师在了解行业法规与企业规章制度的前提下，熟悉生产环境、生产设备、工艺流程与生产技术，在帮助企业解决生产管理与技术服务问题的同时，提升自己的实践能力，为游刃有余地进行课堂教学打下坚实基础。

四、总结

本文在工程教育专业认证大背景下探讨了机制专业基础课液压传动课程传统教学过程中存在的问题，积极对照工程教育专业认证标准，秉承以学生为中心，以成果为导向，并依照持续改进、关注未来进行了一系列的教学改革与实践，促进了工程教育专业一机制专业的建设和学科的发展。乘着工程教育专业认证的东风，紧盯《中国制造2025》战略发展人才需求，紧紧把握第四次工业革命的发展机遇，让我们培养的学生能够顺应时代发展的需要。